Virtuaalreaalsuse tööriist kvantifitseerib arsti puudutuse füüsika

Virtuaalreaalsuse tööriist kvantifitseerib arsti puudutuse füüsika
Virtuaalreaalsuse tööriist kvantifitseerib arsti puudutuse füüsika
Anonim

Eelised hõlmavad kiiremat erakorralist diagnoosimist, tõhusamat intubatsioonikoolitust

BUFFALO, N.Y. – Arsti käed on kaks tema kõige olulisemat diagnostikavahendit, mis võimaldavad arstil tuvastada peeneid haiguse või vigastuse tunnuseid lihts alt patsiendi puudutamisega.

Selle asjatundlikkuse kasutamine on alati nõudnud kahe inimese samaaegset viibimist samas füüsilises ruumis: arst ja patsient.

Siiani.

Buffalo ülikooli teadlased töötavad välja süsteemi, mis võimaldab arstidel kasutada uut virtuaalreaalsuse vormi, mida nimetatakse füüsiliselt VR-iks, et salvestada teavet selle kohta, mida nad eksami ajal tunnevad.Seejärel on see teave hiljem kättesaadav läbivaatavale arstile või teises kohas konsulteerivatele arstidele, võimaldades neil kogeda uuringut nii, nagu oleks nad selle ise teinud.

Nad annavad oma töö edenemisest aru 23.–24. juulil Chicagos toimuval meditsiinifüüsika ja biomeditsiinitehnika maailmakongressil.

Selle "Meditsiinirakenduste virtuaalse inimmudeli" abil kannavad arstid patsiendi läbivaatuse ajal kohandatud virtuaalreaalsuse kindaid, mis koguvad kinda sõrmeotstes asuvate andurite kaudu andmeid selle kohta, mida arst tunneb.

Thenkurussi Kesavadas, Ph.D., UB mehaanika- ja kosmosetehnika inseneride dotsent, ülikooli virtuaalreaalsuse labori direktor ja projekti juhtivteadur selgitas, et praegu pole võimalust, et arst teine ​​sait saab seda kogemust jagada ilma patsienti isiklikult läbi vaatamata.Väga tõsistel juhtudel – näiteks kui patsient on diagnoositud väikeses maahaiglas – võib tekkida vajadus viia patsient lennukiga põhjalikumasse raviasutusse, kus ta saab isiklikult läbi vaadata.

UB-s arendatav VR-süsteem võib muuta mõned neist kulukatest, rääkimata traumeerivatest õhutranspordist tarbetuks.

"Meie kohandatud süsteem täiustab praegust kliinilise palpatsiooni meetodit, muutes selle kvalitatiivsest uuringust kvantitatiivseks, " ütles James Mayrose, UB erakorralise meditsiini osakonna teadusassistent, UB doktorant. Mehaanika- ja kosmosetehnika osakond, kinda vanemdisainer ja projekti kaas-uurija.

Mayrose ja meditsiinitöötajad erakorralise meditsiini ja radioloogia UB osakondades viivad Erie maakonna meditsiinikeskuses läbi kinnaste uuringuid inimestega.

UB töö kujutab endast kõrvalekaldumist tavapärasest marsruudist, mille valisid VR-i uurivad teadlased meditsiinilistes rakendustes kasutamiseks, märkis Kesavadas.

"Peaaegu kõik, kes praegu virtuaalmeditsiini poole vaatavad, on huvitatud kirurgilistest rakendustest," ütles ta.

Aga need rakendused on paljude aastate pärast.

Kesavadas ei näe põhjust oodata, et VR-ist diagnostika jaoks kasu lõigata.

"See süsteem võib muuta meditsiinis pildistamise revolutsiooniliseks," ütles Erie maakonna meditsiinikeskuse haiglaeelse hoolduse büroo meditsiinidirektor ja Calspan-UB uurimiskeskuse transpordikeskuse kaasdirektor Anthony Billittier, M.D. Injury Research (CenTIR), mis rahastab tööd.

Billittier on eriti põnevil UB teadlaste loodud teabeandmebaasi üle, mis kirjeldab täpselt pehmete kudede biomehaanilisi omadusi erinevates tingimustes.

"Praegu, kui patsient on sattunud autoavariisse ja tal on näiteks kõhuvalu, saame traumatoas ultraheli abil teada anda, kas kõhus on vedelikku," selgitas Billittier. kuid me ei saa tegelikult öelda, miks – kas see on purunenud põrn või rebenenud maks? Andmebaas, mis sisaldab teavet, mis võib meile öelda, et arsti tunnete järjepidevuse põhjal võib kirurgidel minna õigesti operatsioonituppa ilma CAT-skannimiseta.See võib säästa aega ja paljude vigastuste korral on see täiesti kriitiline."

UB uurimisrühm modelleerib arvutis inimese kõhu pehmeid kudesid ja organeid, kasutades aatomühiku tüüpi modelleerimist, mis purustab inimkuded kuni 8 mm suurusteks tükkideks.

Süsteem kasutab toormaterjalina riiklike tervishoiuinstituutide välja töötatud nähtavat inimandmete kogumit, mis sisaldab inimkeha täielikke digiteeritud andmekogumeid.

Väga võimsa graafikaarvuti abil teevad teadlased antud kehaosa või organi andmestiku järjest väiksemaid ja väiksemaid osi, võimaldades neil saada igaühest üha üksikasjalikumaid pilte ja töötada välja järjest keerukamaid võrrandeid. selle kohta, kuidas iga pisike sektsioon reageerib rakendatud jõududele. Seejärel loovad nad nendest sektsioonidest kihid, ehitades proovide kogu järk-järgult terviklikuks elundiks.

"Meie suur panus on see, et kirjutame algoritme, et modelleerida pehmete kudede deformeerumist tõelise massina, mitte lihts alt pinnana, mida paljud rühmad praegu teevad.Keegi teine ​​ei tee seda reaalajas," ütles Kevin Chugh, UB arvutiteaduste doktorant, kes on uuringu kaasautor.

"Saame puudutada mudelit ekraanil haptilise sõrmkübaraga – arvutihiire füüsiliselt põhineva VR-i vastega, rakendada „jõudu“„haptilise“tagasisidesüsteemi abil ja näidata, kuidas see deformeerub. ja siis põrkab tagasi, kui jõud tagasi tõmmata."

Töö põhineb kindlal arusaamal füüsikast, mis juhtub, kui inimkeha erinevatele osadele avaldatakse survet.

"Kui arst teeb patsiendil palpatsiooni, kogub arvuti VR-kinda kaudu kogu teabe selle kohta, milliseid anatoomilisi jõuomadusi arsti sõrm tunneb," ütles Kesavadas.

Ta märkis, et vaid käputäis USA rühmitusi tegeleb interaktiivse VR-keskkonna jaoks aatomiühikute modelleerimisega.

Süsteemil on hädaabiteenistused, sõjalised ja lahinguväljarakendused.

UB virtuaalne inimmudel võib samuti tõhustada uute arstide väljaõpet ühes kõige kohutavamas meditsiiniprotseduuris, mida nad peavad õppima – intubatsiooni.

"Intubatsioon on väga tundlik protseduur, " ütles Billittier. "See hõlmab plasttoru panemist patsiendi hingamisteedesse või hingetorusse, kui patsient ei pruugi hingata või võib olla šokis."

Ta juhtis tähelepanu sellele, et meditsiiniüliõpilased ja erakorralise meditsiini tehnikud õpivad nüüd esm alt protseduuri mehhanismi mannekeenil – mis pole kuigi elutruu – ja seejärel siirduvad väga erineva eduga tõelistele patsientidele. kogenud arsti hoolikas järelevalve.

Intubeerimiseks mõeldud arvutipõhine VR-simulaator, mis põhineb virtuaalse inimmudeli andmebaasi jaoks kogutaval teabel, oleks tõeline õnnistus, ütles Billittier, kes töötab Kesavadase rühmaga selle väljatöötamiseks. Selline süsteem võiks anda visuaalset tagasisidet tegelike hingamisteede kohta, kui õpilane manööverdab sondi ekraanil simuleeritud patsiendi sisse; simulatsioon annaks õpilasele õige puutetundliku või survelise tagasiside, mida tunnetatakse läbi haptilise liidese.

Kesavadase hinnangul võiks uurimisrühm sellise süsteemi välja töötada paari aasta jooksul.

Populaarne teema